中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所张淑婷获国家专利权
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龙图腾网获悉中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所申请的专利一种风洞流速实时测量方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116499692B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211505841.9,技术领域涉及:G01M9/06;该发明授权一种风洞流速实时测量方法及装置是由张淑婷;王毅;任怡雪;孔祥雪;潘玉浩设计研发完成,并于2022-11-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种风洞流速实时测量方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开的一种风洞流速实时测量方法及装置,属于气体流速测量校准领域。本发明的方法包括传感模块标定、探针连接、探针安装、信号滤波、速度计算、速度修正的步骤。本发明的装置包括传感模块、控制主板、模块电源、机箱、显示屏、压力探针、总温探针。本发明在敏感元件选取方面,采用探针作为受感部,避免敏感元件脆弱易坏导致的超音速流速无法测量的问题,同时对环境无特殊要求、使用方便;在测量方法方面,基于气动函数方程、迭代法快速解算流速,解决工程应用中超音速气流因激波的存在,参数关系复杂而无法直接实时解算速度的问题。本发明能够提高流速实时测量精度,且能够向上溯源,作为流速标准,用于各类探针、风速计校准。
本发明授权一种风洞流速实时测量方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种风洞流速测量方法,其特征在于:包括如下步骤, 压力、温度传感模块标定,将各量程压力模块依次连接压力标准装置,由压力标准装置按照预置压力值P1、P2、…、Pn给出标准压力,记录各压力模块测量值P1’、P2’、…、Pn’,得到压力修正值△P1、△P2、…、△Pn和压力修正曲线,利用插值算法得到整个量程范围内压力修正值,完成压力标定;将温度传感模块连接温度标准装置,由温度标准装置按照预置温度值T1、T2、…、Tn给出标准温度,记录温度传感模块测量值T1’、T2’、…、Tn’,得到温度修正值△T1、△T2、…、△Tn和温度修正曲线,利用插值算法得到整个量程范围内温度修正值,完成温度标定; 探针连接,选取压力探针,连接到对应量程的压力传感模块,用于测量气流压力;测量超音速气流时使用两只总压探针,测量亚音速气流时使用总静压探针,选取总温探针,连接到温度传感模块,用于测量气流总温; 探针安装,测量超音速气流时,两支总压探针分别安装在超音速风洞稳定段和试验段核心区,测量亚音速气流时,总静压探针安装在亚音速风洞试验段核心区,温度探针安装在风洞稳定段; 压力、温度测量信号滤波,采用平行线滤波方法,根据约束条件,设定阈值甄别测量数据的有效性,并滤除不符合约束条件的测量值,剔除粗大误差,保证数据的真实有效;所述约束条件包括压力测量模块、温度测量模块精度要求和试验结果; 速度计算,利用压力、温度测量值,计算得到气流流速v; 所述速度计算方法如下: 步骤1:计算气流马赫数Ma; 其中,超音速气流根据激波前后参数关系计算马赫数,计算模型如下: ——波前总压,由稳定段总压探针测得,Pa; ——波后总压,由试验段总压探针测得,Pa; Ma——气流马赫数; k——比热比,对于空气取1.4; 令: 其中,a为常数,0<a<1; 将2带入1: 化简式3,得到如下结果: 令 采用下述迭代法求解马赫数: 1取初始点x0和x1,最大迭代次数N和迭代精度ε,置i=1; 2计算 3若|xi+1-xi|<ε,则停止运算; 4若i=N则停止计算;否则置i=i+1,转2; 亚音速气流根据气动函数τMa公式计算马赫数,计算模型如下: p*——测点总压,由总静压探针测得,Pa; p——测点静压,由总静压探针测得,Pa; k——比热比; 步骤2:计算气流静温,根据气流总温和步骤1中计算得到的马赫数得到气流静温,计算模型如下: T*——气流总温,由总温传感器测得,K; T——气流静温,K; 步骤3:计算气流流速v: R——气体常数; 速度修正,利用多普勒激光测速仪LDV作为标准,对计算得到气流流速v进行修正,通过比较各个流速下LDV标准值与计算值获取修正系数,得到修正后的流速值。
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